1、引言

    目前，單片機的應用已經(jīng)遍及幾乎所有的領域。在單片機應用中，在許多特殊場合，如野外、無人值守的監(jiān)測站、井下、空中等，單片機系統(tǒng)往往只能采用電池供電。因此，如何最大限度地降低系統(tǒng)的功耗成了人們十分關注的問題。在多數(shù)情況下，單片機并不需要連續(xù)工作，往往有一定的時間間隔。例如定時采樣系統(tǒng)及監(jiān)視系統(tǒng)等，其時間間隔有時長達數(shù)分鐘到數(shù)天。在這些單片機系統(tǒng)中，由于要進行一些與時間有關的控制,若使用單片機進行計時，則天長日久會引起較大的誤差。因此，筆者采用I2C實時時鐘芯片HYM8563與89C51構成低功耗系統(tǒng)。

2、實時時鐘HYM8563

    HYM8563[1]是一款由武漢昊昱微電子有限公司生產(chǎn)的低功耗CMOS串行I2C實時時鐘/日歷芯片，圖1為其內(nèi)部結構方框圖，圖2為其管腳圖，表1為各管腳功能。

管腳序號 符號 功能描述 管腳序號 符號 功能描述
1 OSCI 振蕩器輸入 5 SDA 串行數(shù)據(jù)I/O
2 OSC0 振蕩器輸出 6 SCL 串行時鐘輸入
3   中斷輸出（開漏） 7 CLKOUT 時鐘輸入（開漏）
4 Vss 地 8 VDD 正電源

    HYM8563提供可編程的時鐘輸出、定時器、報警器、中斷輸出和掉電檢測器，所有的地址和數(shù)據(jù)都通過I2C總線接口串行傳遞。最大總線速度為 400Kbits/s，工作電壓范圍寬：1.0～5.5V，低休眠電流：典型值為 0.25μA。由于HYM8563的中斷輸出及時鐘輸出均為開漏輸出，所以要外接上拉電阻。圖3為HYM8563的典型應用電路圖。
    HYM8563內(nèi)部有16個可尋址的8位并行寄存器（參見表1），前兩個寄存器用作控制寄存器和狀態(tài)寄存器，02H～08H用于時鐘計數(shù)器（秒到年計數(shù)器），09H～0CH用于報警寄存器（定義報警條件），0DH用于控制CLKOUT管腳的輸出頻率，0EH和0FH分別用作定時器控制寄存器和定時器寄存器。秒、分鐘、小時、日、月、年、分鐘報警、小時報警、日報警寄存器的編碼格式為 BCD 碼，星期和星期報警寄存器不以BCD格式編碼。
    0FH為倒計數(shù)定時器寄存器，受定時器控制寄存器（0EH）控制，TD1、TD0用于設定定時器的頻率（4096Hz，64Hz，1Hz或1/60Hz），這樣可以設定不同時間間隔的定時值。TE可設定定時器開或關。當?shù)褂嫈?shù)值計為0時TF位置1。
TIE＝1為定時中斷允許控制位，TI/TP=0為中斷信號低電平/脈沖方式選擇。
    HYM8563共有四種報警方式分別為小時報警（每小時的同一分鐘時刻報警）、日報警（每天的同一小時時刻報警）、月報警（每月的同一天時刻報警）和星期報警（每星期的同一天時刻報警）。HYM8563可在一個或多個報警寄存器寫入合法的分鐘、小時、日或星期數(shù)值并將它們相應的AE（Alarm Enable）位置0，當這些數(shù)值與當前的分鐘、小時、日或星期數(shù)值相等，發(fā)生報警，標志位AF被置1。
    若要使HYM8563每隔一定時間產(chǎn)生一次中斷，則可使用定時器。置TE＝0，在0EH中設定定時器的頻率，在0FH中置入定時間隔。同時還要設定TIE＝1，TI/TP=0，這樣，當報警器報警（或定時器倒計數(shù)結束）時，將設置中斷申請標志位AF（或TF），并在腳產(chǎn)生一個低電平作為中斷信號。中斷申請標志位AF和TF只能用軟件清除。當讀定時器時，返回當前倒計數(shù)的數(shù)值。
表2　HYM8563內(nèi)部寄存器

    HYM8563 采用的是串行I2C總線接口，通過兩條線SDA和SCL在不同的芯片和模塊間傳遞信息。SDA為串行數(shù)據(jù)線，SCL為串行時鐘線，兩條線必須用一個上拉電阻與正電源相連。數(shù)據(jù)只在總線不忙時才可傳送。有關HYM8563的詳細資料和與89C52之間的I2C通信程序詳見該公司網(wǎng)站。

3、單片機控制電路

    圖4為系統(tǒng)電路圖。單片機可選用低損耗、高性能、CMOS八位微處理器80C31系列（圖中以AT89C52為例）。HYM8563的SDA和SCL與80C31的2個引腳連接，通過編程進行I2C通信。R1、R2、R3為上拉電阻，S1為手動復位開關，S2為允許喚醒單片機的按鍵。如有多個被允許的喚醒按鍵，可用多輸入端與門相與。HYM8563的腳與允許的喚醒按鍵相與后連接到IC3A。IC3A（74LS123）為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，只要A腳有一低電平信號（邊沿觸發(fā)）輸入，就會在Q端產(chǎn)生一高電平輸出，高電平的寬度由R6和C4決定。當喚醒按鍵按下時，或者HYM8563的的警報器、定時器引起腳產(chǎn)生低電平時，都會在IC4A的輸出端產(chǎn)生低電平。該低電平觸發(fā)IC3A產(chǎn)生具有一定寬度的高電平，最終引起單片機復位，喚醒進入掉電的單片機。

5、結論：

    以上介紹了應用實時時鐘芯片HYM8563構成低功耗單片機應用系統(tǒng)的方法，HYM8563只占用了單片機的2根引腳，其他引腳可以根據(jù)實際的需要在系統(tǒng)中擴展接口電路。這種系統(tǒng)的節(jié)電效果與掉電時間的長短有關，時間越長，效果越顯著。